2.5.3. Учет влияния характеристики оперативной пневматической муфты на затраты машинного времени при СПО.

В период включения оперативной муфты в начальный момент вращения подъемного вала одним из основных параметров процесса сцепления является крутящий момент, развиваемый муфтой за счет сил трения в функции времени.

Время наполнения камеры муфт воздухом колеблется в больших пределах - от 1 до 10 с в зависимости от сопротивлений в элементах пневмоуправ

ления и в воздухопроводе от давления воздуха в воздухосборнике, а также от объема пневматической камеры и конструкции муфты [91.

В буровых установках время сцепления кроме того зависит от маховых масс сцепляемых систем и находится в пределах значении времени наполнения камеры воздухом Увеличение времени сверх указанного стремятся избегать, так как оно приводит к перегреву ее элементов из-за буксования муфты.

В.Л. Архангельским в работе [10] предложена методика определения параметров муфты в зависимости от времени наполнения воздухом её камеры, рассматриваемая ниже.

Нарастание давления в камере муфты аппроксимировано эмпирической

^ЯИИГИМОГТТЛЛ

I и)

(2.64)

где Рп — максимальное давление в камере муфты, равное давлению воздуха в воздухосборнике, Па; /; - текущее время, с;

и - время наполнения воздухом камеры муфт, с.

Крутящий момент муфты в период наполнения определяется по выра-

жению

А/=М.*^2-^ (2.65)

где Мп — максимальный момент муфты, соответствующий давлению Р*.

Если пренебречь влиянием центробежных сил в зависимости от изменения угловой скорости (т.к. ошибки при этом не превышают 2-4 %), то значения Мп можно определить по формуле

М=М0+^ (2.66)

Приняв, что на валу буровой лебедки установлена шиннопневматиче-ская муфта ШПМ-1070, с предельным расчетным крутящим моментом Мп — 54000 Н*м и временем наполнения камеры воздухом, равным и — 3, 5 и 8 с соответственно, выполняем расчет времени наполнения камеры пневматической муфты буровой установки БУ 2500-ДГУ для различных

Для проведения расчетов предварительно разобьем время /0 на Д = -2.

г

интервалов, где х — число интервалов деления времени наполнения (число итерации).

Определяем текущее время наполнения камеры пневматической муфты где у - порядковый номер итерации.

Определяем крутящий момент муфты в период наполнения

М*#<»= (2.68)

При Мс(п) кМмуйм принимаем ^ = ^_м. (2.69)

где МС(П) - момент сопротивления, приведенный к подъемному валу от действия веса колонны бурильных труб и веса подвижных частей талевой сис-

А&у - (2.70)

Далее рассчитываем скорость и путь подъема бурильной колонны в период наполнения камеры пневматической муфты воздухом. Определяем движущую силу, развиваемую муфтой

Р«у> = м^у, •Ч=?^аа^Ь (2.71)

Скорость подъема бурильной колонны в интервале времени наполнения камеры пневматической муфты воздухом, т.е.

ПуМу) = (Р"<*-&<^*°' (2.72)

откуда средняя скорость подъема талевого блока в 1-ом интервале

ум(» " ^у1» а в конце интервала = 0„м(у).

Средняя скорость подъема талевого блока в каждом последующем интервале

у*(у>-Ум(г,)+^, (2.73)

а в конце интервала

(2.74)

Приращение пути талевого блока в каждом интервале

Ди- = А * Умм (2.75)

Суммарный путь змм = ?о,м (2.76)

Частота вращения выходного вала муфты в середине каждого интервала подъема

'м(у) ~ т.с

3.14*Л

п

(2.77)

Момент на выходном валу турботрансформатора

М^ы = 5566 -2.997*(пмМ*ипа1) (2.78)

РаСЧеТЫ Прекращают При ВЫПОЛНеНИИ УСЛОВИЯ М^г.у) > ^двМ* 13^* Лит

и принимают ум(у) = урм(ф = ьрМ(пЬ 1муф(У) =1Р.м.(ц>-

Далее в формулу (2.26) вместо уЛ/_/ подставляем уа^„> и продолжаем расчет машинного времени подъема бурильной колонны, с учетом движущей силы (момента), развиваемый турботрансформатором.

На рис. 2.8. представлена расчетная зависимость времени проскальзывания пневматической муфты ШПМ-1070 от времени полного наполненния ее баллона и нагрузки на крюке. Из данных рисунка видно, что время проскальзывания муфты существенно зависит от номера включенной скорости КПП, т.е. от приведенной массы системы в период разгона, а также от полного времени наполнения камеры /„.

8

О Т 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Число свечей на коюке N

Рис. 2.8. Зависимость времени проскальзывания пневматической муфты ШПМ-1070 от времени наполнения камеры *„ и нагрузки на крюке

Влияние характеристики оперативной муфты включения на суммарные затраты машинного времени подъема бурильной колонны представлено на рис. 2.9. Из данных рисунка можно видеть, что при учете проскальзывания оперативной муфты включения подъемного вала в период разгона при подъеме бурильной колонны из скважины (при времени полного наполнения камеры муфты и = 3 с) затраты машинного времени составляют 62.4 ч. Затраты же машинного времени, рассчитанные без учета характеристики оперативной муфты равны 58.6 ч, т.е. различие составляет 6 %.

69 68